Лекция 10. Сетевой уровень
Сетевой (межсетевой) уровень
Протоколы сетевого уровня должны обеспечивать возможность доставки данных от одного узла сети к другому с выбором оптимального пути передачи пакета в сети с произвольной топологией.
Пути доставки пакетов не должны зависеть от конкретных физических соединений в сетях и от способов организации каналов передачи данных между узлами сети.
Должна быть обеспечена возможность передачи широковещательных сообщений в отдельных сегментах сетей и возможность изолировать от них другие участки сетей.
Узлы сети на сетевом уровне должны иметь уникальные адреса, не связанные с их аппаратными особенностями.
Требования к сервисам сетевого уровня, которые он предоставляет транспортному уровню
не должны зависеть от технологии используемого оборудования
не должны зависеть от топологии сети, количества и типа подсетей в единой сети
сетевые адреса должны использовать единую систему нумерации.
Выше сказанное абсолютно справедливо с точки зрения соответствующего уровня модели OSI. Но для придания картине объёмности всегда полезно посмотреть на предмет с несколько иной точки зрения. В данном случае имеется в виду стек протоколов TCP/IP. В нем имеется уровень, очень точно соответствующий сетевому уровню OSI, но в отличие от него носящий название «межсетевой». И это небольшое терминологическое отличие более выпукло отражает суть реальности (а TCP/IP это именно реальный комплекс протоколов, создававшийся на базе реальных потребностей, оборудования и ресурсов).
Архитектура протоколов TCP/IP строилась для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом отдельных разнородных пакетных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу средств связи (различия канального уровня с точки зрения OSI). Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.
Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Такая объединенная сеть (internet но не Internet!) обеспечивает датаграммный сервис в своих пределах.
Проблема доставки пакетов в такой системе решается путем реализации во всех узлах и шлюзах межсетевого протокола IP. Межсетевой уровень является по существу базовым элементом во всей архитектуре протоколов TCP/IP, обеспечивая возможность стандартизации протоколов верхних уровней.
Терминология
Уникальные идентификаторы узлов называются сетевыми адресами.
Группы узлов могут иметь общую часть сетевого адреса и называются в этом случае подсетью (или сетью). Общая часть сетевого адреса называется адресом сети.
Адрес сети – это код, присвоенный каждой конкретной сети, то есть каждой широковещательной области общей, единой сети (при этом имеется в виду широковещание сетевого уровня). Под широковещательной областью понимается часть сети, которая прозрачна для широковещательных пакетов, пропускает их беспрепятственно.
Процесс определения оптимального пути доставки данных называется маршрутизацией.
Узел сети, выполняющий функции выбора пути доставки пакета (маршрутизации) называют маршрутизатором или роутером.